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Was werden wir tanken?
Das Fraunhofer-Positionspapier „Kraftstoffe der Zukunft“ fasst wichtigste Schritte zur Verkehrswende zusammen

Der Klimaschutzplan der Bundesregierung gibt für den Verkehrssektor bis 2030 eine Treibhausgaseinsparung von 37 Prozent vor – eine anspruchsvolle Vorgabe, die auf dem Weg zur Verkehrswende noch einige große Herausforderungen beinhaltet. Doch wie kann dieses Ziel erreicht werden? Im neuen Positionspapier „Kraftstoffe der Zukunft“, schätzen Experten des Fraunhofer UMSICHT die Bedeutung von Kraftstoffen für den Verkehrssektor aus wissenschaftlicher Perspektive ein.

In diesem Gastbeitrag erläutert Dr.-Ing. Andreas Menne, Abteilungsleiter Bioraffinerie und Biokraftstoffe am Institut, unter anderem die wichtigsten Thesen des Positionspapiers und liefert eine Zusammenfassung der notwendigen Schritte, die für eine ökologisch, ökonomisch und sozial erfolgreiche Verkehrswende erforderlich sind.   

Die Verbrennung von Mineralölprodukten in Motoren oder Turbinen bildet das Herzstück heutiger Mobilität. Etwa zwei Drittel der jährlich geförderten 4,5 Mrd. Tonnen Rohöl werden zu Diesel, Benzin oder Kerosin weiterverarbeitet. Diesel ist mit 1,6 Milliarden Tonnen jährlich der weltweit wichtigste Kraftstoff, gefolgt von Benzin mit etwa einer Milliarde Tonnen und Kerosin mit 500 Millionen Tonnen. Weitere Produkte, die aus Erdöl gewonnen werden, sind Schmierstoffe (ca. 50 Millionen Tonnen pro Jahr) und Grundstoffe (Olefine und Aromaten), die zum Beispiel zur Herstellung von Kunststoffen verwendet werden.

Die Verbrennung der genannten Produkte setzt enorme Mengen an CO2 frei. Hinzu kommen weitere Emissionen wie Partikel, NOx (Stickoxide) oder CO (Kohlenstoffmonoxid). Sowohl die EU als auch Deutschland haben sich ambitionierte Klimaschutzziele gesetzt: Bis 2050 sollen die jährlichen Treibhausgas-Emissionen im Vergleich zu 1990 um 80 bis 95 Prozent sinken. Zwischenziele der EU umfassen eine verbindliche Reduktion von mindestens 40 Prozent bis 2030, was gleichzeitig ein Minus von 40 Prozent beim Verbrauch fossiler Energieträger bedeutet.

E-Mobilität nur einer von vielen Bausteinen

Ein wichtiger Baustein zur Erreichung dieser Ziele wird die Elektromobilität sein. Prognosen für 2030 gehen allerdings davon aus, dass in Deutschland– bei einem Bestand von dann zehn bis 13 Millionen Elektroautos – weiterhin über 70 Prozent der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ausgestattet sein werden. Weshalb weitere Maßnahmen notwendig sind, um die gesteckten Ziele zu erreichen und die verbleibenden Verbrenner in ein Konzept zur CO2-Reduktion einzubinden. Hinzu kommen Verkehrsträger, die auf absehbare Zeit kaum oder nur teilweise elektrifiziert werden können. Hierzu zählen neben dem Schwerlast- und Langstreckenverkehr die Luft- und Schifffahrt. Durch die Elektromobilität würde demnach im Wesentlichen der Benzinverbrauch gesenkt – um 40 bis 50 Prozent bis 2030. Die Reduktion aller fossilen Kraftstoffe läge im genannten Zeitraum bei gerade einmal 15 Prozent.

Um zusätzlich CO2 einzusparen gibt es verschiedene Optionen, die von Effizienzsteigerungen, geändertem persönlichen Nutzungsverhalten über zusätzliche Elektrifizierungsmaßnahmen bis zum Einsatz von Erdgas, Biokraftstoffen oder synthetischen Kraftstoffen auf Basis von erneuerbarem Strom, Wasser und CO2 (Power-to-X) reichen. Für den Schwerlastverkehr, die Schifffahrt und den Flugsektor sind die letztgenannten Optionen aktuell die einzige Möglichkeit, einen Beitrag zur CO2-Reduktion zu leisten.

Fehlende Infrastrukturen behindern Kraftstoffausbau

Während Biokraftstoffe, insbesondere Ethanol und Biodiesel, kurzfristig zur Verfügung stehen, hängt die Nutzung weiterer Kraftstoffalternativen in der Mehrzahl von der Bereitstellung erneuerbarer Energien und der Infrastruktur ab. Um synthetische Kraftstoffe in entsprechenden Mengen produzieren zu können, sind große Investitionen notwendig, insbesondere in Produktionsanlagen und Anlagen zur Erzeugung des notwendigen Wasserstoffs. Zudem wird immer eine Kohlenstoffquelle benötigt. Wichtige synthetische Kraftstoffe sind etwa Methanol, Methan oder Produkte aus Fischer-Tropsch-Prozessen.

Langfristig werden sich vermehrt Technologien durchsetzen, die auf die direkte Nutzung von Wasserstoff bzw. auf die Vermeidung von Kohlenstoff als Energieträger setzen. Allerdings fehlt es auch hier noch an der notwendigen Infrastruktur und an „Quellen“ für erneuerbaren Strom und entsprechende Anlagen. Im Vergleich zu den anderen Technologien sind für die Nutzung von Wasserstoff die größten technischen Herausforderungen in den Bereichen Speicherung, Transport und Energie zu überwinden.

Alternative Kraftstoffe in Zukunft teurer

Aufgrund der notwendigen Investitionen werden Kraftstoffe zukünftig deutlich teurer werden. Abhängig vom Strompreis werden die Herstellungskosten für alternative Kraftstoffe etwa das Zwei- bis Fünffache betragen im Vergleich zu heutigen Herstellungskosten für fossile Kraftstoffe.

Da für eine Transformation des gesamten Systems riesige Mengen an Strom benötigt werden, ist schon heute klar, dass dieser nicht allein in Deutschland hergestellt werden kann. Wir werden auch zukünftig entweder auf Stromimporte oder auf Importe von aus Strom herstellbaren Kraftstoffen oder Intermediaten und Wasserstoff angewiesen sein.

Beim Blick auf Biokraftstoffe, die weltweit bereits heute sechs Prozent der verbrauchten Kraftstoffe ausmachen, ergeben sich zudem weitere Herausforderungen: Zum einen ist die Rohstoffkonkurrenz zu Nahrungsmitteln ein strittiges Thema. Zum anderen ist die Herstellung von Biokraftstoffen der zweiten und dritten Generation auf wenige Rohstoffe limitiert und teils energieintensiver sowie häufig energetisch ineffizienter als die direkte Gewinnung aus Energiepflanzen.

Neben technischen Lösungen ist ein signifikant geändertes Nutzungsverhalten erforderlich. Die Reduzierung von Emissionen ist eine gesamtgesellschaftliche Herausforderung. Beispielsweise spart die Nutzung des ÖPNVs oder Zugverkehrs CO2 ein. Müssen kurze Strecken mit dem Auto zurückgelegt werden? Bieten sich Fahrgemeinschaften an? Die heute sehr individuelle Mobilität muss wieder effizienter werden. Dafür werden wir einiges an Komfort abtreten und an verschiedenen Stellen mehr für Mobilität zahlen müssen. Indirekt wird dadurch auch der Warentransport teurer und die Kosten für bestimmte Produkte steigen.

Bildnachweis: © Cedric Tosoni/Shutterstock

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